7.动能和动能定理 知识点题库

如图所示,水平地面与一半径R=0.5m的竖直光滑圆弧上方.一质量为m=0.1kg的小球以v0= m/s的速度从距地面高度h=0.45m的水平平台边缘上的A飞出,小球在空中运动至B点时,恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道.小球运动过程中空气阻力不计,g=10m/s2 , 求:

  1. (1) 圆弧BC段所对的圆心角θ;

  2. (2) 小球滑到C点时,对圆轨道的压力;

  3. (3) 判断小球是否能够到达圆弧轨道的最高点D点并说明理由.

一个平板小车置于光滑水平面上,其右端恰好和一个 光滑圆弧轨道AB的底端等高连接,如图所示.已知小车质量M=3.0kg,长L=2.06m,圆弧轨道的半径R=0.8m,现将一质量m=1.0kg的小滑块由轨道顶端A点无初速释放,滑块滑到B端后冲上小车.滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3,g=10m/s2

  1. (1) 滑块到达B端,轨道对它支持力的大小;

  2. (2) 小车运动1.5s时,车右端距轨道B端的距离;

  3. (3) 滑块与车面间由于摩擦而产生的内能.

如图所示,左侧的光滑斜面与右侧木板相连,把质量为m=1kg的滑块从斜面上高度h=0.1m处由静止释放,当右侧木板水平放置时,滑块在水平木板上滑行l=0.2m停止.欲使滑块从左侧斜面同一高度由静止下滑,并将右侧的木板向上转动一个锐角θ,形成斜面,使滑块在右侧木板上最远滑行0.l m,假设滑块由左侧斜面底端滑上右侧木板的瞬间速度大小不变.重力加速度g=10m/s2 . 求:θ的大小及滑块从冲上右侧木板到第一次返回最低点所用的时间.

如图所示,空间存在着电场强度 、方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为L=0.5m的绝缘细线一端固定于O点,另一端拴着质量m=0.5kg、电荷量 的小球。现将细线拉至水平位置,将小球由静止释放,小球向上运动,当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂,取 。求:

  1. (1) 小球运动到圆周最高点的速度;
  2. (2) 细线能承受的最大拉力值。
如图所示,水平轨道与半径为0.5m的半圆形光滑竖直轨道相连,固定在地面上。可视为质点的滑块a和小球b紧靠在一起静止于半圆圆心O的正下方N点,滑块a和小球b中间放有少许火药,某时刻点燃火药,滑块a和小球b瞬间分离,小球b恰好能通过半圆轨道的最高点P,落地点与滑块a最终停下的位置相同,已知a和b质量分别为2m、m,取重力加速度g=10m/s2 , 求:

  1. (1) 小球b的最大速度大小;
  2. (2) 滑块a与轨道间的动摩擦因数。
如图所示,一个质量是25 kg的小孩从高为2 m的滑梯顶端由静止滑下,滑到底端时的速度为2 m/s(取g=10 m/s2),关于力对小孩做的功,以下结果正确的是(   )

A . 重力做的功为500J B . 合外力做功为50J ; C . 克服阻力做功为50J D . 支持力做功为450J ;
一人用力把质量为m的物体由静止竖直向上匀加速提升h,速度增加为v,则对此过程,下列说法正确的是(   )
A . 人对物体所做的功等于物体机械能的增量 B . 物体所受合外力所做的功为  mv2 C . 人对物体所做的功为mgh D . 人对物体所做的功为  mv2
如图所示,竖直平面内有一固定的光滑绝缘椭圆大环,轻弹簧一端固定在大环的中心O,另一端连接一个可视为质点的带正电的小环,小环刚好套在大环上,整个装置处在一个水平向里的匀强磁场中.将小环从A点由静止释放,已知小环在A、D两点时弹簧的形变量大小相等.则(   )

A . 刚释放时,小球的加速度为g B . 小环的质量越大,其滑到D点时的速度将越大 C . 小环从A到运动到D,弹簧对小环先做正功后做负功 D . 小环一定能滑到C点
如图所示,在光滑水平而上放置一个匀质木块A,厚度为l,质量为19m,并用销钉固定.一颗质量为m的子弹以水平速度v0射入木块,恰好能从A中穿出,子弹在木块中受到的阻力可视为恒力,且子弹可视为质点.

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  1. (1) 求子弹在木块中受到的阻力大小;
  2. (2) 取下销钉,同样的子弹仍以水平速度v0射入木块,求子弹能打入木块的深度.
如图所示,长为L=1m、质量为M=1kg的长木板静止在光滑的水平平台上,质量为m=0.5kg的小物块放在长木板上表面(水平)的左端,在平台右侧边缘固定一个定滑轮,绕过定滑轮的细线一端系在物块上,细线保持水平,另一端用大小为F=5N的拉力向下拉,使物块由静止开始向右做加速运动。已知物块由静止开始与长木板间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g=10m/s2 , 长木板右端离定滑轮距离足够远,平台离地面足够高,求:

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  1. (1) 物块在长木板上运动的时间;
  2. (2) 若不用拉力,而在细线上悬挂一个重为G=5N的物块,释放物块,则物块滑离长木板时,长木板运动的距离为多少;
  3. (3) 若(2)问中物块运动到长木板正中间时,细线断开,试判断此后物块能否滑离长木板。
从地面竖直向上抛出一物体,该物体的动能Ek和重力势能Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。取地面为零势能面,重力加速度取10m/s2 , 由图中数据可得(   )

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A . 物体的质量为2kg B . 物体竖直向上抛出的速率为20m/s. C . h=2m时,物体的机械能为90J D . 抛出后上升到h=2.5m的过程中,物体克服空气阻力做功为12.5J
如图所示的装置放在水平地面上,轻杆的一端固定在光滑水平转轴O上,另一端固定一铁球(视为质点),铁球和支架的质量均为m= 10 kg,当铁球静止在最低点时,给铁球一方向水平向右、大小 的初速度,铁球恰好能绕O轴做圆周运动。不计空气阻力,支架没有相对地面运动,重力加速度g=10 m/s2。求:

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  1. (1) 铁球到转轴O的距离;
  2. (2) 铁球运动到最低点(有初速度)时,支架对地面的压力大小。
如图所示为示波管的部分原理演示图。现有一束电荷量为 质量为 的电子流在经 的加速电场由静止加速后,沿两平行板中心线垂直进入平行板间的匀强电场。已知两板间距 ,板长

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  1. (1) 电子离开加速电场时速度 多大;
  2. (2) 要使电子刚好从平行板间边缘飞出,两个极板上应加多大电压 .
图为动车出站照片,已知平直轨道 长为s,动车以额定功率P由静止开始从A点启动,运动至B点前已达到最大速度,动车质量为m,运动中所受的阻力恒为车重的k倍,重力加速度为g。求:

  1. (1) 动车所能达到的最大速度
  2. (2) 从A运动到B所用的时间
  3. (3) 理论上在不改变m、s的情况下,若改变动车的运行功率,且保证动车在到达B点前已达到相应的最大速度,求动车通过 的最短时间
2021年是建党100周年,某玩具厂家为此专门设计了一个字型为“100”的模型玩具,如图所示,三个数字竖直放置,高度均为2R,数字右边固定一个横截面为长方形的球框GHIJ,球框GH、IJ两边的长为l,底边HI的长为2l、数字底端B、C、F和球框上端G、J均在同一水平线上。左、右两个“0”字形轨道分别为半径为R的圆管道和圆轨道,一质量为m的小球P(可视为质点)从“1”字的上端A点以速度v0竖直向下进入轨道,经过三个数字轨道后从G点水平向右飞出,最终落入球框。已知m = 0.1kg、R = 0.5m、l = 0.8m,BC长为d = 1m,小球P在BC段运动时所受阻力为其重力的0.2,轨道其他部分的阻力均不计、忽略空气阻力,重力加速度g = 10m/s2。假设小球P与球框右边IJ发生的是弹性碰撞,且碰撞前后小球的速度方向与水平方向的夹角相等,小球P落到底边HI上时速度立即变为零。

  1. (1) 若v0= 3m/s,求小球P经过圆管道最高点D时的速度大小及对管道的作用力;
  2. (2) 若在CF段的中点静置有一个质量为2m的小球Q,已知小球P、Q间发生正碰。小明认为通过调节v0 , 有可能使小球P、Q在碰后恰好能分别通过圆管道和圆轨道的最高点D、E,请你通过计算说明是否存在这种可能性;
  3. (3) 要使小球P在不脱离数字轨道且在不触碰到GH边的情况下最终落入框中,求v0的取值范围。
如图所示,在水平向右的匀强电场中,将一内壁光滑、半径为R的固定绝缘圆轨道放置在竖直平面内,AB为圆轨道的水平直径,CD为竖直直径。一个质量为m、电荷量为+q的带电小球从轨道的最低点C获得一定的初速度后,能够在轨道内做圆周运动,已知重力加速度为g,匀强电场的电场强度为E= , 不计空气阻力,下列说法正确的是(   )

A . 小球运动到B点时的电势能最大 B . 小球运动到D点时的动能最小 C . 小球运动到A,D两点时的动能相等 D . 若小球恰能在轨道内做圆周运动,则小球运动过程中对轨道的最大压力为mg
如图所示,在离粗糙水平直轨道处的A点有一质量的物块(可视为质点),现将物块以某一初速度水平抛出后,恰好能从B点沿切线方向进入光滑圆弧形轨道。B点距水平直轨道的高度点为圆弧形轨道的圆心,圆心角为 , 圆弧形轨道最低点C与长为的粗糙水平直轨道平滑连接。物块沿轨道运动并与右边墙壁发生碰撞,且碰后速度等大反向,已知重力加速度 , 不计空气阻力。求:

  1. (1) 物块从A点刚抛出时的初速度大小;
  2. (2) 物块运动至圆弧形轨道最低点C时,物块对轨道的压力大小;
  3. (3) 若物块与墙壁发生碰撞且最终停在轨道上,则物块与轨道间的动摩擦因数应满足的条件。
如图所示,光滑水平面与竖直平面内的光滑半圆形导轨在B点平滑连接,半圆形导轨半径为间的距离 , 一个质量为的物块在外力作用下将弹簧压缩至A处,自静止释放后恰能通过半圆轨道的最高点C,已知重力加速度

  1. (1) 求弹簧被压缩至A点时的弹性势能。
  2. (2) 若只将间的水平面换成粗糙的,要保证物块在半圆形轨道内运动时不脱离轨道,试求物块与水平面间的动摩擦因数的取值范围。
如图所示,一质量为m1=1kg,带电荷量为q=+1C的小球以速度v0=3m/s,沿两正对带电平行金属板(板间电场可看成竖直向下的匀强电场)左侧某位置水平向右飞入,极板长L=0.6m,不计空气阻力,小球飞离极板后恰好由A点沿切线落入竖直光滑圆弧轨道ABC,圆弧轨道ABC的形状为半径R=0.5m的圆截去了左上角127°的圆弧,CB为其竖直直径,在过A点竖直线的右边界空间存在平行于纸面的匀强电场E0(图中未画出)(取g=10m/s2)试求解:

  1. (1) 两极板间的电场强度E0的大小;
  2. (2) 若匀强电场E0水平向左,大小为5N/C,则小球沿圆弧运动到B点时对轨道的压力大小;
  3. (3) 若匀强电场E0竖直向下,欲使小球能沿圆弧运动到C点,求E0的取值应满足的条件。
如图是利用太阳能驱动小车。当太阳光照射到小车上方的光电板,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若小车在平直的水泥路上从静止开始加速行驶,经过时间t前进距离s,速度达到最大值vm , 设这一过程中电动机的功率恒为P,小车所受阻力恒为f,那么这段时间内(   )

A . 小车先匀加速运动,再匀速运动 B . 电动机所做的功为Pt C . 电动机所做的功为 D . 电动机所做的功为
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